DE3047110C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem hydraulischen Proportional-Druckventil nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es ist schon ein solches elektrohydraulisches Proportional-Druckventil aus der US-PS 37 91 408 bekannt, das einen Ventilsitzkörper aufweist, bei dem die den Ventilsitz bildende Bohrung und die vorgeschaltete Drosselstelle koaxial in Längsrichtung hintereinander angeordnet sind. Dabei ist die Drosselstelle selbst als eine Längsbohrung ausgebildet, die ihrerseits für die Funktion als Laminardrossel sehr kurz baut. Die Anordnung zweier Bohrungen hintereinander führt zu einer relativ langen Bauweise des Ventilsitzkörpers, was einer kompakten Ventilbauweise entgegensteht. Vor allem ist von Nachteil, daß diese Ausbildung steigenden Anforderungen bezüglich breibandiger Schwingungsdämpfung nicht gerecht wird, wobei dies besonders dann gilt, wenn die Schwingungen im Bereich mittlerer Frequenzen liegen und deutlich hörbar sind.

Ferner ist aus der DE-OS 27 01 580 ein elektrohydraulisches Proportional- Druckventil bekannt, bei dem ein kegeliges Schließglied mit einem den Ventilsitz aufnehmenden Ventilsitzkörper zusammenarbeitet. Hierbei befindet sich der Ventilsitz am Ende einer relativ langen, leicht konischen Bohrung, wodurch eine weitgehend laminare Strömung und damit ein schwingungsarmer Betrieb erreicht wird. Diese Lösung hat sich bei vielen Betriebszuständen bewährt, da bei ihr vor allem hochfrequente Schwingungen in ausreichendem Maße gedämpft werden.

Nachteilig ist jedoch, daß sie steigenden Anforderungen bezüglich breitbandiger Schwingungsdämpfung nicht immer gerecht wird. Dies gilt vor allem dann, wenn die Schwingungen im Bereich mittlerer Frequenz liegen, damit deutlich hörbar sind und auf nachgeschaltete Systeme übertragen werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein derartiges Proportional-Druckventil bei möglichst einfacher und kompakter Bauweise so auszubilden, daß eine bessere Dämpfung von Druckschwingungen in einem wesentlich breiteren Frequenzbereich erzielt wird.

Ausgehend von dem eingangs genannten Druckventil wird diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 angegebenen kennzeichnenden Merkmale gelöst.

Auf diese Weise wird ein Proportional-Druckventil möglich, das bei kompakter Bauweise eine Dämpfung von Druckschwingungen in einem wesentlich breiteren Frequenzbereich erlaubt. Vor allem können hierdurch besonders deutlich hörbare, störende Druckschwingungen im Bereich um 400 Hz erheblich abgebaut werden. Der Einsatzbereich des Druckventils läßt sich somit beträchtlich erhöhen. Durch die Ausbildung der Drosselstelle als kompakt bauende Laminardrossel läßt sich neben einer umfassenden Dämpfung von Druckschwingungen ein relativ kleiner Druckabfall erreichen.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Druckventils möglich. Besonders zweckmäßig ist eine Ausbildung gemäß Anspruch 2, wodurch eine einfache kompakte Bauform begünstigt wird; ferner können bereits vorhandene Druckventile nachträglich mit der Laminardrossel ausgerüstet werden. Vorteilhaft ist ferner eine Ausbildung gemäß Anspruch 3, wodurch auf engstem Bauraum eine möglichst große, dämpfende Kanallänge untergebracht werden kann; auch ist die Montage der Laminardrossel im Druckventil leicht vornehmbar.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 ein elektrohydraulisches Proportional-Druckventil teilweise im Längsschnitt und Fig. 2 einen Längsschnitt durch den Ventilsitzkörper mit der Laminardrossel in vergrößertem Maßstab.

Die Fig. 1 zeigt ein elektrohydraulisches Proportional- Druckventil 10, das im wesentlichen aus einem Ventilteil 11, einem Proportionalmagneten 12, einem induktiv arbeitenden Wegaufnehmer 13 sowie einem Differenzverstärker 14 besteht. Das Ventilteil 11 weist in einer mehrfach abgestuften Gehäusebohrung 15 eines Gehäuses 16 einen Ventilsitzkörper 17 auf, dem ein Schließglied 18 zugeordnet ist. Der Ventilsitzkörper 17 wird von einer in die Gehäusebohrung 15 eingesetzten Schraube 19 in seiner Axiallage gesichert. Ferner begrenzt er mit zwei kolbenförmigen Abschnitten 21, 22 einen Ringraum 23, der mit einem Zulauf 24 verbunden ist. Im Bereich des Ringraumes 23 hat der Ventilsitzkörper 17 eine Querbohrung 25, von der eine axiale Bohrung 26 zu einem dem Schließglied 18 zugeordneten Ventilsitz 27 führt. Die Bohrung 26 ist leicht konisch ausgebildet und erweitert sich zum Ventilsitz 27 hin. Ein das Schließglied 18 aufnehmender Raum 28 der Gehäusebohrung 15 hat mit einem Rücklauf 29 Verbindung. Das Schließglied 18 selbst ist mit einem Bund 31 zwischen eine am Gehäuse 11 sich abstützende, schwache Gegenfeder 32 und eine am Anker 33 des Magneten 12 sich abstützende, relativ starke Druckfeder 34 gespannt. Das Schließglied 18 ragt mit einem relativ spitzen, kegelförmigen Teil in die Bohrung 26 hinein, um somit möglichst laminare Strömungsverhältnisse zu erzielen. Der Anker 33 steht mechanisch mit einem nicht näher gezeichneten, beweglichen Glied des Wegaufnehmers 13 in Verbindung, dessen elektrischer Ausgang 35 mit einem Eingang 36 des elektrischen Differenzverstärkers 14 Wirkverbindung hat. Der Differenzverstärker 14 hat ferner einen Sollwerteingang 37, während sein Ausgang 38 mit einem elektrischen Eingang 39 des Proportionalmagneten 12 verbunden ist.

Wie Fig. 2 deutlich zeigt, ist in der Querbohrung 25 des Ventilsitzkörpers 17 eine Laminardrossel 41 angeordnet. Diese Laminardrossel 41 ist im wesentlichen als Drehteil ausgebildet und in die Querbohrung 25 eingepreßt. Sie liegt mit ihrer Längsachse somit quer zur Längsachse des Ventilsitzkörpers 17. In der Laminardrossel 41 ist koaxial zu seiner Längsachse ein Längskanal 42 ausgebildet, der zu beiden Stirnseiten hin offen ist. Vom Längskanal 42 führt ein Querkanal 43 zu einem am Außenumfang der Laminardrossel 41 ausgebildeten Ringkanal 44. Der Ringkanal 44 liegt etwa in der Mitte zwischen beiden Stirnseiten 45, 46 der Laminardrossel 41. Die Laminardrossel 41 ist so in die Querbohrung 25 des Ventilsitzkörpers 17 eingesetzt, daß die Querbohrung 43 in der Laminardrossel gleichachsig zur Längsachse des Ventilsitzkörpers 17 zu liegen kommt, so daß die Abschnitte des Ringkanals 44 von der Querbohrung 43 zur Bohrung 26 möglichst lang und gleich groß sind. Die Öffnungen des Längskanals 42 in den Stirnflächen 45, 46 stehen mit dem Ringraum 23 und damit mit dem Zulauf 24 in Verbindung. Ferner ist der Ringkanal 44 an seiner der Querbohrung 43 gegenüberliegenden Stelle mit der Bohrung 26 verbunden.

Die Wirkungsweise des Druckventils wird wie folgt erläutert: Bei nicht erregtem Proportionalmagneten 12 ist die Druckfeder 34 entlastet und das Schließglied 18 vom Ventilsitz 27 abgehoben, so daß der Zulauf 24 über die Laminardrossel 41 und die Bohrung 26 mit dem Rücklauf 29 in Verbindung steht. Bei erregtem Magneten 12 wird proportional zu der Größe der am Sollwerteingang 37 vorgegebenen Spannung die Druckfeder 34 mit Hilfe des Ankers 33 vorgespannt und das Schließglied 18 mit einer entsprechenden Kraft auf den Ventilsitz 27 gedrückt, von der die Größe des Drucks im Zulauf 24 abhängt. Dabei kann Druckmittel vom Zulauf 24 über die beiden Öffnungen des Längskanals 42 in den Längskanal 42 einströmen und weiter über den Querkanal 43 und den Ringkanal 44 in der Laminardrossel 41 zur Bohrung 26 im Ventilsitzkörper 17 gelangen. Aus der Bohrung 26 strömt das Druckmittel über das mehr oder weniger stark geöffnete Schließglied 31 zum Rücklauf 29 ab. Dabei ist es entscheidend, daß die Laminardrossel 41 nicht irgendwo im Zulaufbereich, sitzt, sondern unmittelbar der den Ventilsitz 27 tragenden Bohrung 26 vorgeschaltet ist. Auf diese Weise bewirkt die Laminardrossel 41 nicht nur eine Dämpfung von Druckschwingungen im höheren Frequenzbereich sondern auch in Bereichen mit mittlerer Frequenz, in denen die Geräusche als störend empfunden werden. Dies gilt vor allem für einen Frequenzbereich bis ca. 400 Hz. Vorteilhaft kann dabei die Laminardrossel 41 auf engstem Raum untergebracht werden, wobei sie im Vergleich zu Blenden mit turbulenter Strömung nur einen relativ kleinen Druckabfall verursacht. Da die Laminardrossel 41 verhältnismäßig kleine Durchflußquerschnitte mit Bohrungen von ca. 1 mm Durchmesser aufweist, ist ihre leichte Herstellbarkeit und Montierbarkeit von Bedeutung. Die Laminardrossel 41 begünstigt eine kompakte Bauweise des Druckventils 10, zumal bei derartigen Proportionalventilen die den Ventilsitz 27 aufnehmende Bohrung 26 verhältnismäßig lang ausgebildet ist.

Selbstverständlich ist es möglich, Änderungen an dem gezeigten Druckventil vorzunehmen, ohne vom Gedanken der Erfindung abzuweichen. Obwohl die gezeigte Laminardrossel 41 eine besonders vorteilhafte Ausführungsform darstellt, kann an ihre Stelle auch ein Gewindebolzen verwendet werden, der in die Querbohrung 25 eingesetzt wird. Dabei werden die Kanäle der vorgeschalteten Laminardrossel von den schraubenförmig verlaufenden Rillen des Gewindebolzens gebildet. Fernerhin sind auch andere Kanalverläufe in der Laminardrossel 41 vorstellbar, ohne von ihrer einfachen, kompakten Bauweise und ihrer geräuschdämpfenden Wirkung abzuweichen. Weiterhin ist es möglich, anstelle der gezeigten, konischen Bohrung 26 eine rein zylindrische Bohrung oder auch eine leichte abgestufte Bohrung zu verwenden. Es kommt hier primär darauf an, zur Erzielung einer laminaren Strömung und damit zum Vermeiden von Druckschwingungen möglichst keine sprunghaften Querschnittsänderungen vorzunehmen. Die Vereinigung der gezeigten Laminardrossel 41 mit der relativ langen, leicht konischen Bohrung 26 im Ventilsitzkörper 17 stellt eine besonders vorteilhafte Kombination dar, da sie günstige Querschnittsübergänge bis hin zum Ventilsitz 27 erlaubt und zu einer wirksamen Geräuschdämpfung führt.

Claims (6)

1. Elektrohydraulisches Proportional-Druckventil mit einem in einem Gehäuse ausgebildeten Ventilsitz und einem diesem zugeordneten, kegeligen Schließglied, das in eine mit einem Zulauf verbundene axiale Bohrung des den Ventilsitz aufnehmenden Ventilsitzkörpers ragt, wobei der Bohrung zwischen Zulauf und Ventilsitz eine als Laminardrossel ausgebildete Drosselstelle vorgeschaltet ist, die im Ventilsitzkörper (41) als Drehteil ausgebildet ist, dessen Längsachse quer zur Längsachse des kegeligen Schließglieds (18) verläuft, daß die Laminardrossel (41) wenigstens einen am Außenumfang des Drehteils liegenden Ringkanal (44) aufweist, der an einer Stelle mit der axialen Bohrung (26) des Ventilsitzkörpers (17) verbunden ist und an einer von dieser Stelle möglichst weit entfernt liegenden zweiten Stelle mit dem Zulauf (24) Verbindung hat und daß die vom Druckmittelstrom im Drehteil zu durchströmende Kanallänge größer ist als die längste Raumdiagonale in dem die Laminardrossel (41) bildenden Drehteil.

2. Druckventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Laminardrossel (41) einen parallel, insbesondere koaxial, zu ihrer Längsachse verlaufenden, mit dem Zulauf (24) in Verbindung stehenden Längskanal (42) aufweist, von dem ein Querkanal (43) in den Ringkanal (44) führt, und daß der Querkanal (43) von der Bohrung (26) entfernt liegt.

3. Druckventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Laminardrossel als Schraubenbolzen ausgebildet ist.

4. Druckventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (26) des Ventilsitzkörpers (17) schwach kegelig und zum Ventilsitz (27) hin sich vergrößernd ausgebildet ist.

5. Druckventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Ringkanals (44) etwa gleich groß ist wie die diesem zugewandte Öffnung der Bohrung (26) im Ventilsitzkörper (17).

6. Druckventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Kanäle (42, 43, 44) kleiner ist als 2 mm².